高溫煤焦油的篩選及快速分離工藝研究

朱政(棗莊職業(yè)學(xué)院：山東 棗莊 277800)

高溫煤焦油的篩選及快速分離工藝研究

朱政(棗莊職業(yè)學(xué)院：山東 棗莊 277800)

煤焦油在化工生產(chǎn)、制藥等領(lǐng)域都有著極為關(guān)鍵的作用，可以用來制造苯、萘等多種芳香族化合物。本文通過對(duì)于高溫煤焦油的篩選及快速分離工藝的分析，對(duì)其生產(chǎn)效率的提升進(jìn)行了探究。

高溫煤焦油;篩選;快速分離

1 煤焦油概述

煤焦油，也稱為液體碳清凈劑（LCD），是一種非常濃厚的黑色液體，具有許多醫(yī)療和工業(yè)用途。煤焦油有時(shí)用于加熱或鍋爐，像大多數(shù)重油一樣，它必須加熱才能容易流動(dòng)。在石墨工業(yè)中用于制造的大部分粘合劑是焦?fàn)t揮發(fā)物（COV），其中相當(dāng)一部分是煤焦油。在作為商業(yè)石墨生產(chǎn)的一部分烘烤過程中，大多數(shù)煤焦油粘合劑被蒸發(fā)并且通常在焚燒爐中燃燒以防止釋放到大氣中，因?yàn)镃OV和煤焦油可能對(duì)健康有害。煤焦油也用于制造油漆，合成染料和照相材料。在煤氣時(shí)代，英國有很多公司，他們的業(yè)務(wù)是蒸餾煤焦油來分離石腦油、雜酚油和瀝青等較高價(jià)值的餾分。在此期間，許多工業(yè)化學(xué)品首先從煤焦油中分離出來。這些公司包括：英國焦油產(chǎn)品、錢伯斯公司等。

2 高溫煤焦油的加工工藝

2.1 篩選工藝

直鏈烷基煤焦油技術(shù)幾乎完全取代了老式支化烷基煤焦油技術(shù)生產(chǎn)表面活性劑，因?yàn)楦纳屏松锝到庑院统杀拘б妗＝裉爝x擇的技術(shù)是將正鏈烷烴脫氫為正烯烴，然后進(jìn)行煤焦油烷基化以產(chǎn)生直鏈烷基煤焦油。固體酸催化劑系統(tǒng)正在逐漸替代氫氟酸單元，以確保環(huán)境安全和改善經(jīng)濟(jì)性。研究者已經(jīng)評(píng)估了許多材料作為用于該烷基化方法的固體酸催化劑，包括沸石、粘土、各種金屬氧化物和負(fù)載的氯化鋁。目前，只有UOP Detal技術(shù)已經(jīng)被商業(yè)化。由于對(duì)反應(yīng)機(jī)理和催化劑性能的持續(xù)基礎(chǔ)研究，在商業(yè)運(yùn)行中提高這些固體酸的選擇性，催化穩(wěn)定性和長期穩(wěn)定性取得了重大進(jìn)展。丙烯基煤焦油是通常用作生產(chǎn)各種香料的起始化合物的常見芳族化合物。最近，微生物轉(zhuǎn)化已經(jīng)成為大量生產(chǎn)天然香料的重要途徑。由于生物轉(zhuǎn)化過程是環(huán)保的，產(chǎn)品被認(rèn)為是天然的，所以使用這種方法的生產(chǎn)正在引起越來越多的關(guān)注。微生物代謝應(yīng)用于丙烯基煤焦油和隨后的風(fēng)味生產(chǎn)中有最新進(jìn)展。香蘭素是一種有價(jià)值的芳香族化合物，被用作顯示近來高價(jià)值天然風(fēng)味生產(chǎn)進(jìn)展的典范。未來的研究應(yīng)該集中在代謝機(jī)制表征和優(yōu)化生物轉(zhuǎn)化，以提高目標(biāo)產(chǎn)品的放大和工業(yè)用量的產(chǎn)量。通過使用電子隧道概率系數(shù)計(jì)算穿過聚乙炔鏈中煤焦油的電子的干擾，并借助于電子差分密度的狀態(tài)進(jìn)行討論。兩者都使用彈性散射量子化學(xué)技術(shù)在擴(kuò)展的分子軌道水平下計(jì)算。通過連接煤焦油與聚乙炔鏈的三種可能方法的干涉模式，干擾顯著地改變了通過煤焦油和鄰近情況下的煤焦油的電子傳輸，使用煤焦油的分子軌道提出了這些影響的定性解釋。

2.2 快速分離工藝

采用蒸餾法從提取煤焦油餾出物的溶劑萃取物中分離提取的組分和甲醇水溶液。用甲醇水溶液進(jìn)行吸收油平衡萃取，吸附油中的氮雜環(huán)化合物選擇性地萃取到溶劑相中，這些組分和雜環(huán)烴等可以通過萃取分離。通過分批簡單蒸餾分離從該萃取獲得的提取相。萃取相的蒸餾產(chǎn)生的液體仍然由兩個(gè)不混溶相組成，萃取組分豐富和富水相以及富含甲醇的餾出物。萃取相中萃取的和溶劑成分可以分離。蒸餾還實(shí)現(xiàn)了殘留在回收的甲醇水溶液相中的氮化合物和碳環(huán)烴之間的進(jìn)一步分離。將從該蒸餾回收的甲醇水溶液作為溶劑再次用作另一種平衡萃取吸收油。由于回收溶劑中殘留的烴等抑制這些成分從進(jìn)料吸收油轉(zhuǎn)移到溶劑相中，所以通過用回收的溶劑萃取來改善氮化合物和雙環(huán)烴等之間的分離性。基于這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以使用溶劑萃取和蒸餾分離煤焦油餾出物的連續(xù)穩(wěn)態(tài)過程。蒸餾有可能將萃取過程中的萃取相分離成煤焦油餾分。

2.3 生產(chǎn)安全性

根據(jù)FDA，煤焦油濃度在0.5%至5%之間被認(rèn)為是安全的，煤焦油含有大約10,000種化學(xué)物質(zhì)，其中只有約50%已被鑒定，煤焦油的組成隨煤的來源和類型而變化（例如褐煤、煙煤或無煙煤）用來做它。煤焦油引起對(duì)陽光的敏感性增加，所以用局部煤焦油制劑進(jìn)行皮膚處理應(yīng)防止陽光照射。高溫煤焦油（主要是三種或更多種稠環(huán)芳香烴的復(fù)雜混合物）的蒸餾殘留物被列為歐洲化學(xué)品管理局非常關(guān)注的一個(gè)內(nèi)容。人們可以通過呼吸，皮膚接觸或眼睛接觸而暴露于工作場(chǎng)所的煤焦油瀝青揮發(fā)物。職業(yè)安全與健康管理局（OSHA）將工作場(chǎng)所煤焦油瀝青揮發(fā)物暴露的法定限制（允許暴露限值）設(shè)定為8小時(shí)工作日為0.2 mg/m3苯溶性餾分。國家職業(yè)安全和健康研究所（NIOSH）在8小時(shí)工作日內(nèi)建立了0.1 mg/m3環(huán)己烷可萃取級(jí)分的建議接觸限值（REL）。在80 mg/m3的水平下，煤焦油瀝青揮發(fā)物立即危及生命和健康。

3 結(jié)語

高溫煤焦油的篩選及快速分離新工藝大大提升了生產(chǎn)效率與環(huán)保性，以使得能夠使來自中間煉油廠物流和原始冷凝物或具有煤焦油前體的其它物流最大化煤焦油生產(chǎn)。如果需要可以改良方法或精煉廠單元的順序，濃縮煤焦油和二甲煤焦油前體。該濃縮的前體物流由特定的低濃度，高產(chǎn)率的石腦油重整器加工。改性方法可以使煤焦油或二甲煤焦油體積最大化，降低總體運(yùn)行成本，特別是對(duì)于同時(shí)生產(chǎn)芳烴和高品質(zhì)汽油的煉油廠，這樣的工藝在今后的生產(chǎn)中將起著越來越重要的作用。

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高溫煤焦油復(fù)合抽提劑的篩選及快速分離工藝研究

課題項(xiàng)目編號(hào)：J11LB59